三維地質建模在油氣勘探中的方法應用

王小嘉

摘? 要：建立定量的油藏三維地質模型是當今開發地質學研究的熱點和難點之一，其目的就是應用油氣勘探、開發過程中獲得的地震、測井、測試、鉆井以及開發動態等資料，從不同側面對油藏特征進行精細描述和預測。筆者經過大量的文獻查閱與實際調研，認為三維地質建模的用途是：①真三維的立體場景;②精準的儲量計算;③平、剖面構造形態相容并聯動編輯;④多源、異構數據的集成與同化;⑤各種三維空間分析與過程模擬;⑥便于向客戶與領導介紹復雜的地質條件。

關鍵詞：三維地質建模;地質調查;油氣勘探;油藏特征

1 引言

三維地質建模是運用計算機技術，在虛擬三維環境下，將空間信息管理、地質解譯、空間分析與預測、地學統計、實體內容分析以及圖形可視化等工具結合起來，并用于地質分析的技術。三維地質建模的相關技術在20世紀80年代就開始研究，加拿大學者在20世紀90年代初提出“三維地質建模”這個概念;法國學者提出的離散光滑插值方法促進了這一技術走向成熟。

三維地質建模在強大的應用需求牽引以及計算機硬/軟件、三維幾何造型等相關學科發展的促進。下，在這二十多年的時間里得到了飛速發展。三維地質建模在油氣勘探領域最先得到應用，然后向其他相關領域擴展應用。該技術是中國“三維地質填圖”以及“玻璃地球”國家戰略的支撐技術之一，是地質大數據時代多源異構數據的整合平臺。國內學者也對三維地質建模的理論與技術進行了不懈的探索。三維地質建模從軟件開發到應用實踐近年來都出現了較好的發展勢頭，但也存在很多急需解決的問題。

2 三維地質建模在油氣勘探中的方法應用

2.1 三維地質建模的用途

三維地質建模技術具有廣闊的應用領域，包括區域地質調查、礦產資源勘探、礦井設計、礦井生產管理、城市地質勘探與城市區地下空間管理、水文地質、工程地質、環境地質、地震預報等眾多在國民經濟中起支撐作用的行業，凡是與地下探測、地下工程、地下空間管理有關的行業與領域都可借助于三維地質建模工具，提升該學科領域的科學技術能力。

三維地震數據蘊含著豐富的有關地下巖性、物性和流體等方面的空間分布信息，隨著三維地震各類屬性分析和反演技術的發展，這些信息得以被充分挖掘，但是現階段這些信息在油氣藏開發過程中并沒有得到充分的利用。

實踐表明，遵從由地震到油氣藏再回到地震的井、震、藏一體化研究方法更有利于充分發揮三維地震技術在油田挖潛中的作用，并深化各專業間的合作、提高勘探開發效率，使得油氣藏開發效益最大化。

2.2 基于高分辨率反演的三維地質建模方法

傳統三維地質建模和油氣藏數值模擬中用到的主要是地震油氣藏描述的二維構造研究成果，對于蘊含著豐富地質信息的各類三維地震屬性體、反演體并沒有得到充分利用。為此可以采用巖石物理分析、地震反演、地質建模和油氣藏數值模擬等多學科一體化的研究方法，將三維地震反演得到的巖性體、物性體等成果通過三維數據體的時深轉換直接用于地質建模。并且不經過模型粗化、將這些儲層參數體采樣到油氣藏模型的每個網格，從而得到深度域的屬性模型，直接用于后續的油氣藏數值模擬。該流程在地質統計學反演完成后，首先針對各類屬性的多個等概率模型與測井、已知地質信息進行綜合對比和地下地質情況的不確定性分析，針對模型進行初步的優選。隨后通過油氣藏生產歷史擬合的優化來進行模型的迭代優選，從而實現地震反演、地質建模和氣藏模擬的循環反饋、不斷優化。

該研究方法不但能夠提高三維地震信息的利用率，而且同時提高了地質建模和氣藏模擬的精度以及剩余油分布預測的準確性，真正實現了巖石物理、地震、地質、油氣藏多學科的一體化研究。

2.3 不同偏移距地震道的頻譜均衡

高精度三維地質建模的輸入信息主要來自測井曲線、三維地震和地質認識等幾個方面，其中井間信息主要來自于三維地震數據，其資料質量和可靠性是保障后續研究成果質量的基礎。

由于地層對地震信號的吸收作用和處理過程中動較拉伸效應的存在，造成遠道地震波波形畸變，使得不同偏移距表現出不同的頻譜特征。偏移距越大則其頻譜能量分布的頻段范圍就越大，導致AVO分析不夠穩定、影響后續的疊前地震屬性分析及反演效果。

2.4 三維數據體精細時深轉換技術

三維數據體的時深轉換是應用地震反演數據體直接建立深度域三維地質模型的關鍵，其要求三維速度模型不但對于控制層面要有精確的平均速度，而且層間也要有精細的速度結構。

常規時深轉換方法大多數都是針對二維構造面的時深轉換需求提出的，難以滿足三維數據體精細時深轉換的要求。尤其對于控制層之間的地層，其鉆井與三維地震深度難以精確匹配，導致關于其儲層連通性的認識不夠準確，從而制約了蘊含著豐富的有關巖性、物性、流體信息的三維地震各類屬性體在油氣田開發階段的充分利用。同時地震深度偏移成像數據的地層深度與測井曲線的深度難以準確對齊，存在較大井震深度差，無法滿足井震精細匹配的要求。為了使得地震反演成果在深度域與測井的深度準確對應需要針對三維體的時深轉換方法進行深入研究，但這方面相關的研究和探索鮮見報道，這也需要以后的研究人員進一步研究。

3 結束語

從三維地質建模在油氣勘探中的各種方法可以看出，建模的方法在未來的地質勘探與油藏特征分析中有著極大的用處，可以通過三維地質建模技術，對不同地質背景下的油藏進行進一步的剖析，技術進步帶來了油氣勘探的飛躍，而油氣勘探的飛躍也必將進一步反哺我國相關技術的繼續發展。

參考文獻

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